城市高架橋鉆孔灌注樁后壓法施工技術(shù)

翟春霞 路亞玲

（寧陵縣路橋工程公司 河南 寧陵 476700）

城市大型立交橋隨著國(guó)名經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來(lái)越多，鉆孔灌注樁施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于城市橋梁的建設(shè)中，后壓法是在成幢后通過(guò)對(duì)樁端沉渣及樁側(cè)孔壁泥皮處進(jìn)行壓漿處理，這種方法能有效的改善樁的邊界條件，消除樁端沉渣和樁側(cè)泥皮的不利影響、擴(kuò)大樁的支撐面積、大幅度提高樁的承載力，從而減少樁數(shù)、減短樁長(zhǎng)、減小樁徑。

后壓法的作用機(jī)理是通過(guò)預(yù)埋在樁身內(nèi)的管道，把水泥漿液壓入樁端、樁側(cè)的預(yù)定位置，壓漿量與注漿壓力逐漸增加，通過(guò)填充、滲透、擠密和膠結(jié)作用使樁端持力層形成一個(gè)水泥和沉渣土體的結(jié)石體，樁周?chē)纬擅}狀或片狀結(jié)石體，從而改變了樁端和樁側(cè)的土體狀態(tài)，提高了樁端的土體承載力和樁側(cè)摩擦力。對(duì)于大范圍樁端注漿，通過(guò)壓降作用使得相鄰樁在深處形成一個(gè)大底板承載體，使持力層受力均勻，大幅度提高樁的承載力。

1 后壓法的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和趨勢(shì)

傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁施工，成孔工藝存在固有缺陷，使得樁端沉渣和樁側(cè)泥皮存在過(guò)多導(dǎo)致隱患，而后壓法鉆孔灌注樁是在成樁后對(duì)樁進(jìn)行壓漿處理，可以消除傳統(tǒng)施工工藝留下的缺陷，以達(dá)到裝的承載力。后壓法技術(shù)在我國(guó)起步晚，還沒(méi)形成一套完善的理論，進(jìn)一步研究這種方法，優(yōu)化后壓法的施工工藝，優(yōu)化壓降管道，使其可靠、高效、可多次循環(huán)壓降；分析后壓漿樁的承載特性，研究樁端承載力和樁側(cè)摩擦力的分布規(guī)律以及承載力公式的計(jì)算；建立合理的模型來(lái)模擬樁端壓漿機(jī)理；如何在后壓法中考慮群樁效應(yīng)等都需要深入的研究分析。

2 作用機(jī)理與效用

2.1 影響單樁承載力的主要因素

孔底的沉渣無(wú)論怎樣的清理都不能徹底清除干凈，這是影響單樁承載力和沉降量的主要因素之一；孔壁上的泥皮阻礙樁周土與樁身混凝土的粘結(jié)，起到潤(rùn)滑作用，降低了樁側(cè)阻力；混凝土的固結(jié)收縮使樁和孔壁之間存在空隙，降低摩阻力；樁周和樁端的巖土層遇水軟化，強(qiáng)度下降，持力效果降低；施工時(shí)也會(huì)存在一定的影響。

2.2 提高承載力的機(jī)理

力學(xué)機(jī)理，施工時(shí)，樁端沉渣最疏松的地方會(huì)有漿液滲透，并與其結(jié)合，形成強(qiáng)度較高的結(jié)石，可以消除樁端沉渣的影響。當(dāng)間隙充滿后，隨著漿液的繼續(xù)壓入，會(huì)隨孔壁向上漫延，充滿樁身混凝土和樁周的土體裂隙，通過(guò)這種擠密、填充、粘結(jié)作用使樁的承載力提高。

化學(xué)機(jī)理，水泥中的活性成分可以與水發(fā)生水合化學(xué)反應(yīng)，使土顆粒間的膠結(jié)增大。水泥和土之間可以發(fā)生陽(yáng)離子交換，形成水泥和大顆粒土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并封閉了土顆粒間的空隙，兩者聯(lián)結(jié)堅(jiān)固。水泥中的堿性鈣可以與二氧化碳反應(yīng)生成不溶于水的結(jié)石。

2.3 效用分析

解決了沉渣問(wèn)題，提高樁端承載力，無(wú)論那種先進(jìn)的施工工藝都是無(wú)法徹底的清除樁端沉渣的存在，這是影響承載力的重要因素，而后壓法注入樁端的漿液與沉渣發(fā)生化學(xué)物理反應(yīng)使其固化，形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度高、力學(xué)性能穩(wěn)定的結(jié)石體，從而提高了樁的承載力。

由于泥皮的存在，樁的摩阻力會(huì)大幅度下降，后壓法注入的漿液可以清除泥皮和樁周土的土體結(jié)合，填充空隙，擠密和膠結(jié)提高摩阻力，一次提高樁的承載力。減少樁的沉降，在嵌巖結(jié)構(gòu)中后壓法技術(shù)可以使樁的力學(xué)性能達(dá)到嵌巖樁的效果。

3 施工工藝主要的施工步驟

3.1 壓漿管的布置、制作與安裝

壓漿管一般采用普通黑鐵或無(wú)縫鋼管，根據(jù)樁徑的不同平面上可布置2～4根壓漿管。壓漿管施工時(shí)可以分為上中下3部分，管的上部要加工的方便拆卸、端部入口有絲扣封頭的管，可以在下籠時(shí)檢測(cè)管的密閉情況，防止雜物、泥漿的進(jìn)入。壓漿管中有直鋼管連接的部分連接方式要采用螺紋絲扣連接。

壓漿管的安裝，安裝時(shí)和鋼筋籠同時(shí)進(jìn)行，樁端壓漿管安裝在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)，樁側(cè)壓漿管安裝在鋼筋籠的外側(cè)，最下面的壓漿管要和籠的主筋焊接牢固，上下壓漿管保證精確對(duì)準(zhǔn)，密閉良好。每完成一節(jié)都要用水檢查密閉性，滿足要求才能進(jìn)行下一步的施工。

3.2 施工

壓漿前做好一切準(zhǔn)備工作，熟悉操作流程。

安裝壓漿設(shè)備，選好合適的壓漿泵，地表的輸漿軟管可以采用耐壓值超過(guò)10MPa的鋼絲編織高壓膠管。

壓降配置，壓降水泥采用強(qiáng)度等級(jí)32.5以上的普通硅酸鹽水泥，控制好樁端壓漿液和樁側(cè)壓漿液的水灰比，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況可以加入一些外加劑。水泥攪拌機(jī)采用雙層攪拌機(jī)，灌注過(guò)程中保證水泥始終在攪拌，使其不會(huì)發(fā)生沉淀現(xiàn)象。

壓水試驗(yàn)，這是施工前不可少的重要工序，其結(jié)果是選擇壓漿工藝參數(shù)的重要依據(jù)之一。還可以檢測(cè)疏通壓漿管通道，提高可灌性作用。由于受注區(qū)是一個(gè)開(kāi)放的空間，壓水會(huì)逐漸的滲透到外側(cè)，所以壓水試驗(yàn)不會(huì)影響施工質(zhì)量和樁的承載力。

壓漿的時(shí)間和順序，壓漿5～14天即可進(jìn)行壓漿施工，每根管道均勻壓漿。先關(guān)注周邊的樁孔，然后注中間的樁，先進(jìn)行樁側(cè)壓漿，后進(jìn)行樁端壓漿，這樣可以使泥皮上返。壓漿時(shí)用水沖開(kāi)壓漿管底部的密封環(huán)，漿液要先稀后濃，根據(jù)單位時(shí)間的注入量進(jìn)行濃度的變換。壓漿的同時(shí)及時(shí)的記錄注入量和注漿壓力，掌握好注漿的延續(xù)時(shí)間。每次注漿結(jié)束要清洗各種設(shè)備，為下次施工做好準(zhǔn)備。

4 施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 最佳的壓漿時(shí)間控制

后壓法是通過(guò)高壓注漿實(shí)現(xiàn)的，如果壓漿過(guò)早。樁身還沒(méi)有完全堅(jiān)固，導(dǎo)致樁身受損或漿液溢出地面；若壓漿過(guò)晚，樁周的泥皮已經(jīng)硬化，影響樁周水泥漿擠入土體從而導(dǎo)致達(dá)不到最佳的壓漿效果。

當(dāng)樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的一半時(shí)，就可以進(jìn)行壓漿。在樁施工時(shí)，要留夠足量的試塊，進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，確保壓漿時(shí)樁身混凝土的強(qiáng)度滿足要求。

4.2 水灰比的控制

后壓法的應(yīng)用效果很大一部分取決于水泥漿的配比，結(jié)石體的強(qiáng)度會(huì)隨水灰比的增大而降低，水灰比過(guò)小就會(huì)影響流動(dòng)性，難以進(jìn)行施工，因此具體的水灰比要根據(jù)實(shí)際工程和設(shè)備的情況進(jìn)行改變，可以利用摻加劑的作用提高水泥的性能。

4.3 注漿壓力的控制

根據(jù)樁長(zhǎng)及地層巖土性狀確定注漿壓力的大小，正常情況下可以以壓水壓力為起始?jí)毫?，壓漿的最終壓應(yīng)力為開(kāi)始的3倍。注漿壓力較大時(shí)可以使不透水性改善，提高可灌性，還可以擠出多余的水分提高樁的承載力，但是過(guò)高的注漿壓力能使樁上抬懸空。施工時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和經(jīng)驗(yàn)及時(shí)的調(diào)控。

4.4 壓漿量的控制

合理的壓漿量是由樁端和樁周土類(lèi)別、狀態(tài)、滲透性能、樁徑、樁長(zhǎng)、承載力幅度要求等確定。而不是一味的根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制。在漿液不至于無(wú)效擴(kuò)散的情況下，壓漿量越大對(duì)周?chē)募庸谭秶驮酱?，所以?shí)際注漿量大于設(shè)計(jì)確定的注漿量時(shí)對(duì)單樁承載力的提高有很大作用。注漿量的確定只是一個(gè)估計(jì)值，在實(shí)際情況中往往有很大出入，這就需要在施工時(shí)具體的就行調(diào)節(jié)。

4.5 壓漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)壓漿量達(dá)到一定條件時(shí)就可以結(jié)束壓漿。

壓入的水泥漿達(dá)到設(shè)計(jì)要求的值。

水泥漿量達(dá)到設(shè)計(jì)的65%以上，注漿壓力達(dá)到8MPa、持壓超過(guò)8分鐘。

壓入的水泥漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)的65%，且地面有冒漿現(xiàn)象發(fā)生。

壓漿穩(wěn)定的時(shí)間一般是5分鐘，壓漿過(guò)程中要嚴(yán)格控制樁的上抬量，避免產(chǎn)生空隙影響工程質(zhì)量。

［1］李世華.城市高架橋施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

［2］潘世建，楊盛福.互通立交，引橋引道[M].北京：人民交通出版社，2001.

［3］施展.鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)設(shè)計(jì)與施工[J].山西建筑，2006(05).